一种直接探测地下石油、天然气和煤层气的方法技术

本发明专利技术提供了一种直接探测石油、天然气和煤层气的方法，特别是直接探测石油的方法，所使用的直接碳氢检测因子是拉梅常数反射率△λ／（λ＋２μ）、剪切模量反射率△μ／（λ＋２μ）和△μ／［κ＋（４／３）μ］、体积压缩模量反射率△κ／［κ＋（４／３）μ、拉梅常数反射率与剪切模量反射率［△λ／（λ＋２μ）－△μ／（λ＋２μ）］之差、拉梅常数反射率与剪切模量反射率［△λ／（λ＋２μ）＋△μ／（λ＋２μ）］之和，确定直接碳氢检测因子时所使用的Ｚｅｏｐｐｒｉｔｚ方程组纵波反射系数的近似式是第一近似式和第二近似式，其中Ｌ＝△λ／（λ＋２μ），Ｍ＝△μ／（λ＋２μ），Ｋ＝△κ／［κ＋（４／３）μ］，Ｎ＝△μ／［κ＋（４／３）μ］。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种直接探测石油、天然气和煤层气的方法，具体地，本专利技术涉及一种确定地下岩层弹性模量反射率的方法，并以这些反射率为基本参数，组成直接碳氢检测因子，直接探测石油、天然气和煤层气的方法，特别是一种直接探测石油的方法。
技术介绍
油气勘探经历了从构造勘探到岩性勘探再到直接探测油气的发展过程。早期油气勘探使用地震资料，以确定地下地层的构造形态为主要目的；根据石油和天然气的密度小于水因而聚集在构造高部位的规律，确定钻井位置，被称为构造勘探阶段。从1960年代起，人们使用从地震资料和测井资料提取的地震波速度、密度等信息，确定地下岩石的性质和特征，例如，区分砂岩、页岩，预测孔隙度，等等，再根据岩性特征判断构造圈闭的含油气可能性，被称为岩性勘探阶段。构造勘探和岩性勘探都属于间接探测油气的方法。从1980年代起，人们致力于寻找从地震资料中提取与油气赋存直接相关信息的方法，寻找能够直接指示岩石孔隙流体性质变化的参数，这样的参数被称为直接碳氢检测因子，也简称为碳氢检测因子。碳氢检测因子异常使人们能够在地震剖面图和/或地震切片图上“看到”油气的赋存，油气勘探从此进入直接勘探阶段。已经有多位专利技术人和研究者提出了多种直接碳氢检测因子。Shuey对Zoeppritz方程组作了近似处理，利用地震波振幅随偏移距的变化，获得了截距和梯度两种碳氢检测因子(参见Shuey，R.T.，1985，“A simplification of the Zoeppritz equations”，Vol.50，p.609-614，Geophysics)。Smith和Gidlow的专利专利技术利用了Zoeppritz方程组的另一种近似形式，获得了纵波速度反射率、横波速度反射率、伪泊松比反射系数、流体因子等碳氢检测因子(参见Smith，G.C.，1987，“A process for directly detecting the presence of hydrocarbons in a rockformation”，European Patent ApplicationNo.87304594.2)。陈信平使用拉梅常数、剪切模量、密度等参数的相对变化量作为直接碳氢检测因子(参见陈信平，1996年，“确定、展示和利用地下岩石弹性模量和密度相对变化的方法”，中国专利号ZL 96198446.5)。上述直接碳氢检测因子在油气勘探中发挥了重要作用。但是，这些直接碳氢检测因子有一个共同的缺点，即它们具有多解性。在有碳氢检测因子异常的地方，可能不存在油气储层；相反，在有些已经证实存在良好油气储层的地方，可能不存在碳氢检测因子异常。因此，寻找更有效的直接碳氢检测因子，减少碳氢检测因子异常的多解性，仍然是油气勘探领域技术发展的主要方向之一。Smith证明三项式线性反演可能收敛于局部最优解，而不能获得全局最优解(参见Smith，G.C.，1996，“3-parameter Geostack”，Annual International Meeting of Societyof Exploration Geophysicist，Expanded Abstract，p.1747-1750)。特别地，地震资料总是有噪音干扰，那些使用三项式反演计算直接碳氢检测因子的方法不能保证获得全局最优解。因此，对于使用三项式反演计算直接碳氢检测因子的方法，有必要寻找能够保证获得全局最优解的新方法。迄今为止，所有利用地震振幅随偏移距变化信息作直接油气探测的方法都只能预测天然气，而不能预测石油。天然气的开采和运输成本高于石油，天然气的利用价值低于石油，天然气储量在油气总储量中仅占有很小的比例，因此，油气勘探中更需要的是直接探测石油储层的技术。寻找预测地下石油储层的直接碳氢检测因子，提高勘探石油的成功率，是石油勘探界亟待解决的问题，有重大实用意义。为了详细描述本专利技术，有必要介绍几个下面将使用的石油行业的术语(1)相对密度(special gravity of gas)天然气“相对密度”等于15.6℃的常温1个大气压的常压条件下天然气密度与空气密度的比值。它描述天然气的组成成分特性。(2)死油(dead oil)与活油(live oil)石油行业将不含或含有极少量挥发成分的原油称为“死油”，将含有较多挥发成分的原油称为“活油”。(3)比重指数(API)原油的“比重指数”表示原油的质量。非常轻质的原油的比重指数接近100，最重质的原油的比重指数约等于5。(4)气油比数(gas-oil-ratio)“气油比数”表示原油中溶解的天然气的多少。它被定义为在常温常压条件下将地下原油分为气体和液体两部分时，气体体积与剩余原油体积之比。(5)最大气油比数(maximum gas-oil-ratio)原油的“最大气油比数”描述原油溶解天然气的能力。它被定义为在给定温度压力条件下，原油中能够溶解的天然气的最大数量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种直接探测石油、天然气和煤层气的方法，具体地，本专利技术的目的是提供确定地下岩石弹性模量反射率的方法，以及使用这些反射率作为直接碳氢检测因子，确定岩石孔隙流体性质变化和岩石特性变化的方法，确定石油、天然气和煤层气富集位置的方法，特别是直接探测地下石油的方法。本专利技术是采用以下技术手段实现的，该方法首先确定拉梅常数反射率Δλ/(λ+2μ)、剪切模量反射率Δμ/(λ+2μ)或Δμ/、体积压缩模量反射率Δκ/、拉梅常数反射率与剪切模量反射率之差、拉梅常数反射率与剪切模量反射率之和，作为直接碳氢检测因子；并利用所确定的直接碳氢检测因子探测地下石油、天然气和煤层气；其中确定直接碳氢检测因子的方法由下列步骤组成(a)根据地下岩石纵波速度Vp与密度ρ的资料以及经验关系ρ=α·Vpβ,]]>确定系数α和指数β； (b)设计多次覆盖的地震观测系统，采集共中心点地震道集资料；(c)对地震资料作预处理，将共中心点地震道集转换为只包含一次反射波能量的多次覆盖的共反射点地震道集；(d)计算共反射点地震道集中每一个地震道的每一个采样时间的地震波入射角与反射角的平均值θ；(e)将β之值以及同一共反射点地震道集同一时间的反射信号振幅值、对应的入射角与反射角的平均值θ代入第一近似式R(θ)≅L+M]]>和第二近似式R(θ)≅K+N]]>从而构成两个超定线性方程组，其中L=Δλ(λ+2μ)，M＝Δμ/(λ+2μ)，K＝Δκ/，N=Δμ/；(f)分别解所述的两个超定线性方程组，根据第一近似式方程组确定系数L和M，根据第二近似式方程组确定系数K和N；(g)对同一共反射点道集的各个采样时间重复(d)、(e)、(f)各步；(h)对地震资料的各个共反射点道集重复(d)、(e)、(f)、(g)各步；(i)根据=L-M，计算拉梅常数反射率与剪切模量反射率之差；(j)根据=L+M，计算拉梅常数反射率与剪切模量反射率之和；利用上述所确定的直接碳氢检测因子探测地下石油、天然气和煤层气的方法包括以下步骤(k)确定勘探目的层在水饱和、油饱和、气饱和状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接探测地下石油、天然气和煤层气的方法，该方法的特征在于首先确定拉梅常数反射率△λ／（λ＋２μ）、剪切模量反射率△μ／（λ＋２μ）或△μ／［κ＋（４／３）μ］、体积压缩模量反射率△κ／［κ＋（４／３）μ］、拉梅常数反射率与剪切模量反射率［（△λ－△μ）／（λ＋２μ）］之差、拉梅常数反射率与剪切模量反射率之和［（△λ＋△μ）／（λ＋２μ）］，作为直接碳氢检测因子；并利用所确定的直接碳氢检测因子探测地下石油、天然气和煤层气；其中确定直接碳氢检测因子的方法由下列步骤组成 ：（ａ）根据地下岩石纵波速度Ｖｐ与密度ρ的资料以及经验关系ρ＝α.Ｖ↓［ｐ］↑［β］，确定系数α和指数β；（ｂ）设计多次覆盖的地震观测系统，采集共中心点地震道集资料；（ｃ）对地震资料作预处理，将共中心点地震道集转换为 只包含一次反射波能量的多次覆盖的共反射点地震道集；（ｄ）计算共反射点地震道集中每一个地震道的每一个采样时间的地震波入射角与反射角的平均值θ；（ｅ）将β之值以及同一共反射点地震道集同一时间的反射信号振幅值、对应的入射角与反射角 的平均值θ代入第一近似式：＊＊＊和第二近似式：＊＊＊从而构成两个超定线性方程组，其中Ｌ＝△λ／（λ＋２μ），Ｍ＝△μ／（λ＋２μ），Ｋ＝△κ／［κ＋（４／３）μ］，Ｎ＝△μ／［κ＋（４／３）μ］；（ｆ ）分别解所述的两个超定线性方程组，根据第一近似式方程组确定系数Ｌ和Ｍ，根据第二近似式方程组确定系数Ｋ和Ｎ；（ｇ）对同一共反射点道集的各个采样时间重复（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）各步；（ｈ）对地震资料的各个共反射点道集重复（ｄ）、（ ｅ）、（ｆ）、（ｇ）各步；（ｉ）根据［（△λ－△μ）／（λ＋２μ）］＝Ｌ－Ｍ，计算拉梅常数反射率与剪切模量反射率之差；（ｊ）根据［（△λ＋△μ）／（λ＋２μ）］＝Ｌ＋Ｍ，计算拉梅常数反射率与剪切模量反射率之和；利用上 述所确定的直接碳氢检测因子探测地下石油、天然气和煤层气的方法包括以下步骤：（ｋ）确定勘探目的层在水饱和、油饱和、气饱和状态下弹性模量或弹性模量反射率的特征、差异，确定区分水饱和层、油饱和储层、气饱和储层的门限值；（ｌ）绘制直 接碳氢检测因子图件，包括剖面图、散点图、综合检测图；（ｍ）使用上述步骤确定的弹性模量反射率的特征及门限值、直接碳氢检测因子图件预...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈信平，
申请(专利权)人：陈信平，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]